Uprawniony z patentu: Carrier Engineering Company Limited. Londyn (Wielka Brytania) Urzadzenio do spopielania gazów Wynalazek dotyczy urzadzenia do spopielania ga¬ zów wydalanych podczas procesów przemyslowych i cuchnacych substancji, porywanych wraz z ga¬ zami wylotowymi, wydalanymi z przemyslowych pieców, palenisk i innych instalacji, na przyklad urzadzenia do spopielania wydzielin z zakladów, w których odbywa sie wykanczanie metalowych i innych powierzchni za pomoca malowania lub in¬ nego pokrywania antykorozyjnego.Znanym jest, ze zawarte w gazach wylotowych wydzieliny pochodzace z pieców, jak na przyklad z pieców do wypalania malowanych elementów me¬ talowych, wydalane sa przez komin do atmosfery.Przy wielu znanych procesach tego rodzaju, po¬ ziom powstalego zanieczyszczenia atmosfery jest zbyt niski, aby uzasadnic koszty urzadzen oczysz¬ czajacych. Takie rozwiazanie jest jednak niezada- walajace.Dla rozwiazania tego problemu zaproponowano przepuszczanie wydzielin nad otwartymi plomie¬ niami znanych palników gazowych, spopielajacymi ich .niepozadane i niespalone lub czesciowo spalone skladniki, co powodowalo zmniejszenie zanieczysz¬ czenia atmosfery do dopuszczalnych granic. Palniki takie okazaly sie jednak nieekonomiczne w dzia¬ laniu, poniewaz dla spopielania wymagana jest temperatura rzedu 918°C lub wyzsza, przy czym duza ilosc ciepla uchodzi do atmosfery przez ko¬ min, wraz z wydzielanymi gazami.Znane jest takze obnizanie temperatury spopie- 10 15 20 30 lania, przez dodanie pewnych katalizatorów, które jednak moga byc szkodliwe lub cuchnace w pola¬ czeniu z zawartoscia wydzielin.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia do spopielania wydzielin, w którym te niedogod¬ nosci znanych rozwiazan sa usuniete lub powaznie zmniejszone.Zgodnie z wynalazkiem, urzadzenie do spopiela¬ nia gazowych wydzielin powstalych przy procesach przemyslowych, posiada komore spalania, znajdu¬ jacy sie w niej przewód wlotowy dla wydzielin, element bezposredniego zaplonu w komorze spala¬ nia, nad którym przepuszcza sie wydzieliny oraz wyposazone jest w przewód wylotowy w komorze spalania dla wydalania spopielonych wydzielin, jak tez w wymiennik ciepla, w którym nastepuje wy¬ miana ciepla pomiedzy przepuszczanymi pczez nie¬ go spopielonymi wydzielinami a czynnikiem robo czym.W opisanej przykladowo konstrukcji urzadzenia, wydzielane gazy tloczone sa przez komore spalania za pomoca wentylatora, którego wirnik umieszczo¬ ny jest w przewodzie wlotowym.Element bezposredniego zaplonu posiada najko¬ rzystniej odpowiedni palnik gazowy, umieszczony w komorze spalania. Mozna stosowac gaz z gazowni miejskiej, gaz naturalny, butan, propan lub inny.Alternatywnie mozna takze stosowac inny element bezposredniego zaplonu, na przyklad zapalany lek¬ kim paliwem, takim, jak benzyna lub ciezkim, jak 816213 81621 4 olej napedowy. W innej alternatywie urzadzenia do spopielania, element zaplonowy stanowi piec elektryczny o wysokiej temperaturze, posiadajacy elementy grzejne podnoszace temperature dymów luD ldzielin do odpowiedniej temperatury spala¬ nia, która moze wynosic 900 do 1130°C.Komora spalania moze zawierac katalizator dla obnizania temperatury spopielania wydzielin.Korzystne jest zastosowanie elementów, umozli¬ wiajacych odciecie doplywu niespalonych wydzielin do komory spalania i wypuszczenie swiezego po¬ wietrza w celu oczyszczenia komory z wydzielin, prz£ czym przewód wylotowy moze posiadac przy¬ rzad ^cS^pobLexaiiia^próbek gazu, umozliwiajacy cia|le kbnfraló^fajjie- 3dadu spopielanych wydzie¬ lin* / jv-^acz^la(|zie urzaflzenia, czynnikiem roboczym sa gazowe! wydzieliny, wpuszczane do wlotowego przewócTtt*komory,.spjalania. W ten sposób wydzie¬ liny, wychodzace juz po ich spopieleniu stosowane sa do podgrzania wydzielin kierowanych do ko¬ mory spalania dla zapewnienia wydajniejszego cyklu spalania.W tym przypadku za wymiennikiem ciepla, znaj¬ duje sie drugi wymiennik ciepla, przez który prze¬ plywaja spopielone wydzieliny. Swieze powietrze lub inny czynnik gazowy, pobierany z atmosfery lub innego zródla, moze byc ogrzewany w drugim wymienniku ciepla. Ogrzane powietrze mozna wy¬ korzystac do ogrzania, na przyklad pieca lakierni¬ czego lub do innych celów przemyslowych.W razie potrzeby, do drugiego wymiennika moz¬ na wpuszczac powietrze o okreslonej, wyrównanej temperaturze, przy czym powietrze moze byc tlo¬ czone przez drugi wymiennik ciepla za pomoca wentylatora, którego wirnik umieszczony jest w przewodzie, przez który przeplywaja gazy w dru¬ gim wymienniku ciepla.Przyklad. Do urzadzenia doprowadzane sa dy¬ my lub wydaliny z pieca lakierniczego lub innej instalacji o temperaturze okolo 246°C i spalane w spopielaczu w temperaturze od 900 do 1130°C, przy czym przechodza one przez wstepny wymien¬ nik ciepla o temperaturze okolo 900°C, a opuszcza¬ jac go maja temperature okolo 573°C i w takiej temperaturze dostaja sie do komory spalania. Gdy urzadzenie posiada drugi wymiennik ciepla dla wstepnego ogrzania powietrza lub innego czynni¬ ka gazowego, podawanego do komory, wydalany z komory czynnik gazowy o temperaturze na przy¬ klad 573°C ogrzewa posrednio powietrze lub inny czynnik gazowy o temperaturze 29°C, który mozna nastepnie doprowadzic o temperaturze na przy¬ klad 246°C do pieca lakierniczego lub innego urza¬ dzenia przemyslowego. Alternatywnie, wydalone gazy mozna ponownie skierowac do pieca lub in¬ nego urzadzenia w celu dalszego wykorzystania zawartego w nich ciepla.Przyklad. Czynnikiem roboczym w innym przykladzie wykonania jest swieze powietrze, za¬ silajace proces produkcyjny, a wymiennik ciepla jest wymiennikiem posrednim lub bezposrednim, w którym spopielane wydaliny mieszane sa ze swiezym powietrzem.W przedstawionych przykladach, spopielonych wydalin nie wykorzystuje sie do ogrzewania wpro¬ wadzanych wydalin, lecz do ogrzewania czynnika roboczego w procesach produkcyjnych.Czynnik roboczy, ogrzany przez spopielone wy- 5 daliny moze przechodzic przez koncowe podgrze¬ wacze przed wykorzystaniem w procesach produk¬ cyjnych, przy czym mozna stosowac urzadzenie do mieszania swiezego powietrza z czynnikiem robo¬ czym, po przejsciu czynnika roboczego przez wy¬ miennik ciepla.Ogrzany czynnik roboczy w innym przykladzie, przepuszczany jest przez rury, przenoszace cieplo i wykorzystany do ogrzewania cieczy, lub do ogrze¬ wania gazu, przy czym mozna zastosowac urzadze¬ nie podgrzewajace dodatkowo swieze powietrze.Procesy technologiczne, których dotyczy urzadze¬ nie wedlug wynalazku moga obejmowac instalacje do suszenia, wypalania lakierów, podgrzewania przy rozpuszczaniu oraz do ogrzewania powietrza i wody. Proces, w którym zastosowane jest kon¬ trolowanie zanieczyszczen powietrza wedlug wyna¬ lazku, kosztuje zasadniczo tyle samo, co konwen¬ cjonalny proces ogrzewania, bez obróbki wydalin.Ponadto przez zastosowanie urzadzenia wedlug wynalazku mozna uzyskac powazne zmniejszenie kosztów procesu technologicznego w stosunku do procesów, przeprowadzanych znanymi sposobami z zastosowaniem niezaleznych podgrzewaczy po¬ wietrza i/albo bezposredniego podgrzewania czyn¬ nika roboczego przy czym czynnikiem roboczym moze byc kazdy gaz lub ciecz, wymagajaca pod¬ grzania w celu zastosowania w procesie przemy¬ slowym.Prze.dmiot wynalzku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urzadzenia do spopielania dy¬ mów lub wydalin, fig. 2 i fig. 3 — schematycznie inne uklady tego urzadzenia, fig. 4, 5 i 6 — sche¬ maty ogólnego ukladu wykorzystania produktów spopielonego gazu, a fig. 7 — schemat kompletne¬ go ukladu ogrzewania przemyslowego z zastosowa¬ niem urzadzenia spopielajacego wydaliny.Na rysunku przedstawiono urzadzenie opalane gazem bezposrednio spopielajace wydaliny, dopro¬ wadzane z pieca, na przyklad pieca lakierniczego.Komora spalania 1 (fig. 1) znajduje sie w izolowa¬ nej obudowie 2, w której umieszczona jest równiez komora 3 pierwszego wymiennika ciepla 4 oraz drugi wymiennik ciepla, 5 stanowiacy wstepny ogrzewacz swiezego powietrza lub innego czynnika gazowego, pobieranego z odpowiedniego zródla, na przyklad z atmosfery w celu dostarczenia go do pieca suszacego lub innego podobnego urzadzenia.Komora spalania 1 podzielona jest górna pozioma przegroda 6, tworzac kanal 7. Jest ona przedzielo¬ na pozioma przegroda 8, tworzac górna komore 9, posiadajaca gazowy palnik 10 o bezposrednim plo¬ mieniu orazy wlot 11 wydalin z wymiennika cie¬ pla 4 oraz wylot 12 w dolnej komorze 13 wymien¬ nika ciepla 4.Czynnikiem roboczym sa w tym przykladzie wy¬ daliny, przechodzace przez wymiennik ciepla przed wejsciem do komory spalania. Wydaliny, wycho¬ dzace z pieca, tloczone sa przewodem 14 przez wentylator 15, którego wirnik znajduje sie w prze- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 81621 6 wodzie lub jest w nim calkowicie wmontowany.Wylot z obudowy wentylatora lub przewód, w któ¬ rym osadzony jest wentylator, przechodzi przez zamkniety obwód 16 kreta droga przez komore 3, a nastepnie wchodzi do komory 9 przez wlot 11.Wydaliny, wchodzace do komory 9, przechodza przez element zaplonowy 10, gdzie zostaja spalone palne skladniki wydalin. Skladniki cuchnace zos¬ taja takze spalone lub przetworzone na skladniki bezwonne. Wydostajace sie z palnika wydaliny przechodza wokól konca przegrody 8 do dolnej ko¬ mory 13, oraz przez otwór 12 do komory 3, gdzie przeplywajac wyimieiiiaja posrednio cieplo z wy¬ dalinami w .przewodzie 16 uchodzac z komory 3 przez otwór 18 do kanalu 1.Komora spalania zawiera katalizator 9a, obniza¬ jacy temperature spopielania. Katalizator ten mo¬ ze byc wykonany z kazdego odpowiedniego ma¬ terialu, na przyklad tlenku metalu, takiego, jak tlenek chromu lub wanadu lub moze byc ceramicz¬ nym spiekiem metalu, na przyklad platyny.W przypadku zastosowania drugiego wymiennika ciepla 5, posiada on komore 19 z wlotem 20, przez który doprowadzany jest czynnik gazowy, plynacy w kanale 1 i przeplywajac wymienia cieplo przez przewód 21, a nastepnie przez otwór 22 uchodzi do komina, nie przedstawionego na rysunku, skad wydalany jest do atmosfery. Do przewodu 21 wy¬ miany ciepla dostarczane jest swieze powietrze lub inny czynnik gazowy, wykorzystywany nastepnie w innym urzadzeniu, zespolonym z urzadzeniem spalajacym swieze powietrze tloczone jest wenty¬ latorem 23, który moze byc podobny do wentyla¬ tora 15, przez przewód 21, a stamtad przewodem 24 opuszcza komore 10 i skierowane zostaje do pie¬ ca lakierniczego lub innego urzadzenia.Komora spalania 25 (fig. 2) stosowana jest lacznie z wymiennikiem ciepla 3 oraz z ukladem przeply¬ wu gazu jak na fig. 1. W tym przykladzie, urza¬ dzenie nie posiada wymiennika ciepla dla swieze¬ go powietrza. Wydaliny z przewodu 1 przechodza do atmosfery przez komin, nie przedstawiony na rysunku, po uprzednim ogrzaniu czynnika robo¬ czego, którym sa takze doprowadzane wydaliny.Alternatywne rozwiazanie urzadzenia wedlug wynalazku (fig. 3), w którym komora spalania 25 zastosowana jest lacznie ze wstepnym podgrzewa¬ czem 5 swiezego powietrza. Spopielone wydaliny z komory 25 przechodza przez przeplywowy kanal la do wymiennika ciepla 5, a stamtad do atmosfe¬ ry przez komin nie przedstawiony na rysunku Wentylator 23, podobny do wentylatora 15 tloczy swieze powietrze lub podobny czynnik przez prze¬ wód 21 wymiany ciepla, a stamtad przez prze¬ wód 24 do pieca lub innego urzadzenia.Schemat instalacji przemyslowej (fig. 4) zawiera urzadzenie spopielajace jak na fig. 1, w polaczeniu z piecem lakierniczym 40. Ogrzane wstepnie swieze powietrze z przewodu 24 przechodzi wprost do ogrzewaczy piecowych 30 przez podajace wen¬ tylatory 41. Wydaliny z pieca przeplywaja przewo¬ dem 14 do urzadzenia spopielajacego 42. Spopie¬ lone produkty gazowe, wydalane z wylotu 22 mo¬ zna takze skierowac poprzez przelaczane przepust- nice 31, 32 do atmosfery, przez komin nie przedsta¬ wiony na rysunku lub z powrotem do pieca lub podobnej instalacji, jako powietrze powrotne wspo¬ magajace dzialanie ogrzewaczy 30. Gorace spopie¬ lone produkty gazowe mozna wiec wykorzystac 5 do ogrzewania pieca. Podczas rozruchowego cyklu instalacji, przelaczane przepustnice 31, 32 moga kierowac gazy do atmosfery, przeczyszczajac w ten sposób caly uklad przed zapalaniem palników w komorze spalania. Po zakonczeniu cyklu przeczysz- io czajacego, przelaczane przepustnice 31 mozna prze¬ stawic, skierowujac spopielone produkty gazowe z powrotem do pieca lakierniczego w celu wyko¬ rzystania ich ciepla.W przykladzie wedlug fig. 1 wydaliny przeply- 15 wajace rura 14 posiadaja temperature okolo 246°C podczas gdy temperatura w przedziale 9 komory spalania wynosi okolo 900 do 1130°C, tak, ze wy¬ daliny w przewodzie 16 ogrzewaja sie do okolo 573°C przed wejsciem do komory 19 przez wlot 11. 20 Po przekazaniu ciepla wydalinom w rurze 16 w komorze 3, temperatura wydalin plynacych prze¬ wodem 1 obniza sie do okolo 573°C i w tej tempe¬ raturze wpadaja one do komory 19, gdzie przeka¬ zuja cieplo czynnikowi gazowemu w przewodzie 25 21, podnoszac jego temperature do okolo 246°C i opuszczaja komin, majac temperature okolo 323*C.Przez zastosowanie urzadzenia wymieniajaeego cieplo wedlug wynalazku, mozna osiagnac mini¬ malne zuzycie paliwa w elemencie zaplonowym 10, so wykorzystujac odpadowe cieplo gazów wylotowych z komory 25 do podgrzania wydalin przed wej¬ sciem ich do urzadzenia zaplonowego 10, oraz pod¬ grzewac powietrze, pobierane z atmosfery do pie¬ ca lub innego urzadzenia. 35 Komora spalania przeznaczona jest do pracy w dostatecznie wysokiej temperaturze, a dzialanie na przeplywajace wydaliny musi trwac odpowiedni okres czasu, aby uzyskac jak najmniejsza ilosc ich niespopielonych skladników, a szczególnie, aby 40 usunac zapachy i wszelkie elementy toksyczne z wydalanych gazów.Komora spalania moze byc najkorzystniej wyko¬ nana ze stali stopowej, która moze wytrzymac wa¬ runki powstale przy spalaniu gazu z wykladzina z* lub bez niej. Komora spalania i komory wymien¬ ników ciepla zaopatrzone sa w otwierane drzwiczki i pokrywy, udostepniajace ich czyszczenie. Ele¬ menty te umozliwiaja prosta obsluge wnetrza ko- . mór. 50 Dla wymienionych uprzednio temperatur czynni¬ ka gazowego, przeplywajacego przez rózne prze¬ wody komór, nalezy obliczyc odpowiednia dlugosc komory spalania dla zapewnienia odpowiedniego czasu obróbki. 55 Czas obróbki powinien wynosic od 0,25 do 1,0 sek. najkorzystniej od 0,5 do 0,75 sek. przy predkosci gazu od 1,5 do 7,5 m/sek., najkorzystniej 3,0 do 6,0 m/sek. W podanym przykladzie, przy czasie obróbki 0,75 sek. i predkosci przeplywu gazu 60 6,0 m/sek., dlugosc komory spalania wynosi 4,5 m.Komora 4 podgrzewacza zaprojektowana jest tak, aby uniknac mozliwosci zapchania lub osadzania sie na powierzchniach wymiennika wydalin z pie¬ ca, przeplywajacych podczas cyklu podgrzewania. «5 Jedna lub obydwie komory podgrzewajace moga7 81C21 8 byc oddzielone od komory spalania tak, aby mozna je odlaczac i ponownie wlaczac do dzialania. Przy wymienionych przykladowo temperaturach cyklu roboczego, komora podgrzewajaca przekazuje cie¬ plo w ilosci okolo ca 1,07 kcal/godz. podczas prze¬ puszczania czynnika w ilosci okolo 260 m8/min. No¬ minalny spadek temperatury goracego gazu pod¬ czas wymiany cieplnej wynosi od 900°C do 573°C przy przeplywie okolo 260 m8/min.Wymiennik ciepla 5 zastosowany przy podanych przykladowo temperaturach w komorze spalania, ma za zadanie przekazanie ciepla gazów wyloto¬ wych swiezemu powietrzu atmosferycznemu, ply¬ nacemu przewodem 21, podwyzszajac jego tempe¬ rature od —9°C do 200°C przy podawaniu okolo 297 m*/ miczne wynosi przy tym okolo 0.8 x 106 kcal/godz. a spadek temperatury na goracej stronie wymien¬ nika wynosi od 558°C do 327°C przy przeplywie gazu w ilosci okolo 260 m*/min.Komory zaopatrzone sa w termoelementy lub podobne przyrzady pomiarowe, niektóre z nich polaczone sa z odpowiednim sterowaniem, a sil¬ niki wentylatorów zasilane sa pradem elektrycz¬ nym, co umozliwia sterowanie calym ukladem.Dalsze elementy sterowania moga zapewniac do¬ starczenie do pieca lub innej instalacji, pozadane¬ go swiezego powietrza o odpowiedniej temperatu¬ rze.Urzadzenie spopielajace powinno posiadac mozli¬ wosc przeczyszczania calej instalacji i mozliwosc zapewnienia wymaganej temperatury powierzchni wewnetrznych przed rozruchem i podczas kazdego zatrzymania.Korzystne jest zaopatrzenie komina wylotowego w przyrzad do pobierania próbek, w celu spraw¬ dzania przebiegu i wydajnosci procesu spopielania.Wydajnosc urzadzenia spopielajacego mozna okres¬ lic na 85°/o, pomijajac ubytek ciepla ze spalonych czastek farby zawartych w wydalanym powietrzu.Inny uklad urzadzenia spopielajacego wedlug wynalazku (fig. 5 i 6) stosowany jako integralna czesc procesu przemyslowego ma stala pojemnosc i zmienna temperature. Wydalone powietrze pobra¬ ne jest z procesu 50 przez wentylator piecowy 51 i przesylane do urzadzenia spopielajacego 52. Go¬ race produkty spalania przechodza do urzadzenia spopielajacego przez posredni wymiennik ciepla 53, ogrzewajac czynnik roboczy w postaci swiezego po¬ wietrza, pobieranego przez wentylator 54, a spopie¬ lone wydaliny wyrzucane sa po przez przewód 55.Gorace powietrze z wymiennika ciepla przeply¬ wa przez przewód 56 duzej predkosci i wchodzi do procesu 50 przez dwa wloty 57 i 58. Przed wej¬ sciem do procesu, gorace powietrze przechodzi przez koncowe podgrzewacze 59 i 60 odpowiednio sterowane, dla nadania mu zadanej temperatury.Na fig. 6 pokazano uklad podobny, jak na fig. 5.W ukladzie przedstawionym na fig. 6 mozliwe jest dostarczanie powietrza o zmiennej temperaturze i stalej objetosci za pomoca podwójnego, przewo¬ dowego urzadzenia mieszajacego 65 i 66, zastepu¬ jacego podgrzewacze koncowe z fig. 5. Swieze po¬ wietrze tloczone jest wentylatorem 67 i mieszane z goracym gazem, plynacym przez przewód 56 do bezposrednich wymienników ciepla 68 i 69. Na¬ stepnie zmieszane gazy przesylane sa do wykorzy¬ stania w procesie 50. Temperatura na wlotach 57 i 58 regulowana jest objetoscia swiezego powietrza, 5 mieszanego w wymiennikach ciepla 68 i 69. Obje¬ tosc ta regulowana Jest z kolei wentylatorem 67 i zasuwami 70 i 71.Zaleta tego ukladu jest mozliwosc regulowania temperatury wchodzacego powietrza bez zmiany objetosci calego powietrza, bioracego udzial w pro¬ cesie. Jezeli objetosc wchodzacego powietrza nie musi byc scisle okreslona, podwójne przewodowe urzadzenie mieszajace 65 i 66 mozna zastapic pros¬ tymi zaworami klapowymi, umozliwiajacymi zmia¬ ne temperatury wchodzacego powietrza przez zmniejszanie lub zwiekszanie jego ilosci. Urzadze¬ nie z fig. 6 zaopatrzone jest w bezposredni wy¬ miennik ciepla lub mieszacz 72, zamiast posrednie¬ go wymiennika ciepla 54, przedstawionego na fig. 5. Urzadzenie zaopatrzone jest takze w przelewowy zawór 73.Jest oczywiste, ze w kazdym z przedstawionych urzadzen mozna zastosowac bezposredni lub po¬ sredni wymiennik ciepla, zaleznie od tego, do ja¬ kiego procesu ma byc zastosowany czynnik.Urzadzenie wedlug fig. 5 zastosowane jest w kompletnym ukladzie podgrzewania, przedstawio¬ nym na fig. 7. Do dwóch technologicznych proce¬ sów 50 dostarczany jest czynnik roboczy w postaci podgrzanego powietrza z wymienników ciepla 53 przedstawionych powyzej, a nadmiar ciepla, nie wykorzystany w tych dwóch procesach, przechodzi do przewodu 80. Czesc powietrza z przewodu 80 przechodzi do przewodu 80 i przez przenoszace cieplo rury 82, gdzie zastosowane jest do ogrzewa¬ nia w procesie rozpuszczania 83.Reszta goracych gazów, przeplywajacych prze¬ wodami 84 i 85, przechodzi przez pierscieniowe mieszacze powietrza 86 i 87, umieszczone w urza¬ dzeniach 88 i 89 podgrzewajacych powietrze. Na¬ stepnie powietrze to mozna zastosowac na przy¬ klad do ogrzewania warsztatu. W celu dodatkowe¬ go podgrzewania powietrza, dostarczanego w okre¬ sach szczytowego zapotrzebowania, sluza ogrzewa¬ cze 90, 91 i 92, które w razie potrzeby mozna wla¬ czac pojedynczo do obwodu. PL PL